Признаки живого и неживого в вирусах
Вирусы эволюционируют, мутируют и размножаются. Как и сложные организмы вроде человека, вирусы также подвержены естественному отбору. Тем не менее вне клеток они нежизнеспособны и быстро разрушаются. О том, является ли вирус переходной формой между миром живого и неживого, ПостНаука спросила у вирусолога Леонида Марголиса.
Прежде чем говорить о том, является ли вирус живым, стоит сказать, что граница между живым и неживым проведена не так однозначно. Безусловным признаком живого является способность производить потомство. Однако многие животные и люди не передают свой генетический материал следующим поколениям. Означает ли это, что они не являются живыми? Еще один признак живого — способность адаптироваться к окружающей среде. Камень при падении может изменить свою форму, и формально это адаптация к окружающей среде. Кроме того, камень при этом тратит энергию, а энергообмен — это еще один признак.
Является ли вирус живым или неживым, ученые спорят очень давно. Дело в том, что вирус не обладает всеми признаками живого, поэтому однозначно отнести его к этой категории нельзя. Например, строение у вирусов неклеточное, и они не способны жить автономно. Для размножения вирусы используют живую клетку вместе с ее ресурсами. Если говорить метафорически, то вирус напоминает запечатанное в конверте письмо от главнокомандующего. Само по себе оно не является живым, но приказы, которые в нем содержатся, приводят в движение огромное количество солдат и подразделений. Похожим образом некоторые вирусы способны менять жизнь клетки или даже организма.
Клетка — это самостоятельный организм. Клетки в нашем теле находятся в тесном взаимодействии с другими клетками, но и они в принципе могут жить обособленно. В начале XX века американский биолог Росс Гаррисон и французский хирург Алексис Каррель, который к тому времени был лауреатом Нобелевской премии, начали культивировать отдельные клетки животных, начиная с клеток цыпленка. Они доказали, что в специальном питательном растворе клетка животного может размножаться и выполнять некоторые функции, например ползать, если речь идет о бактериях или простейших. То же оказалось верным и для клеток человека.
Вирус, напротив, неавтономная система. Несмотря на многообразие форм вирусов, их строение более-менее одинаково: нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) и капсид — набор белков в липидной оболочке. Некоторые вирусы, например бактериофаги, обладают отростками, с помощью которых впрыскивают свой генетический материал внутрь клеток. Вне зависимости от структуры вируса его устройство в десятки раз проще, чем устройство клетки. Кроме того, вирусы не способны производить и накапливать энергию, а также поддерживать внутреннюю среду, потому как ее просто нет. Эти три параметра и отличают живую клетку от неживого вируса.
С другой стороны, вирусы способны самовоспроизводиться и развиваться, если под развитием понимать весь жизненный цикл вируса. Более того, вирусы меняют стадии своего жизненного цикла под влиянием среды. Они также способны передавать генетическую информацию следующим поколениям и эволюционировать.
И вместе с тем вирусы — это очень хрупкие создания. Например, коронавирус живет на некоторых поверхностях всего лишь несколько дней, а затем разрушается. Вирус ВИЧ сохраняет свою целостность вне организма всего порядка часа. Иная ситуация с холодом: в условиях глубокой заморозки (около -80 °C) вирусы способны долго сохранять инфекционность. Тем не менее остальные среды делают вирусы очень уязвимыми.
Жизнь относительно дискретна, и переходных форм нет. Однако сравнительно недавно ученые выяснили, что все клетки выпускают пузырьки — экстраклеточные везикулы, внутри которых находится часть генома клетки, а их оболочки очень похожи на вирусные: они состоят из липидов, жиров и белков. Некоторые клетки, поглощающие эти везикулы, меняют функцию своей РНК. Это открытие повлекло за собой серьезный спор: является ли экстраклеточная везикула предшественником вируса или она представляет собой примитивную форму вируса, которая потеряла многие свои свойства? Очевидно то, что вирусы — одна из самых удачных форм существования гена из-за своей простоты, и поэтому вирусы — это очень выгодная форма жизни. А многие удачные мутации, как мы знаем, эволюция сохраняет.
